CN106515842B - 汽车的电动助力转向系统及其热保护控制方法和汽车 - Google Patents

汽车的电动助力转向系统及其热保护控制方法和汽车 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车的电动助力转向系统及其热保护控制方法和汽车，其中，电动助力转向系统，包括：机械转向组件；减速机构，减速机构与机械转向组件相连；助力电机；第一温度检测模块，用于检测助力电机的碳刷温度；控制器，控制器包括驱动H桥、第二温度检测模块和控制模块，第二温度检测模块用于检测驱动H桥的开关管温度，控制模块根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度通过驱动H桥控制助力电机的工作电流。该系统在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。

Description

汽车的电动助力转向系统及其热保护控制方法和汽车
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种汽车的电动助力转向系统、一种汽车和一种汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法。
背景技术
电动助力转向系统(Electric Power Steering System，简称EPS)一般包括机械转向组件(机械管柱或者机械转向器)、扭矩转角传感器、控制器、助力电机和减速机构(蜗轮蜗杆、齿轮齿条)等。其中扭矩转角传感器安装在转向器的输入轴上以检测驾驶员操作力矩(方向盘转角)并输出扭矩信号(角度信号)；助力电机可以安装在机械转向组件上，助力电机通过减速机构给驾驶员提供助力力矩；控制器通过检测到的车速信号、扭矩信号、点火信号、发动机转速信号等计算出需要给助力电机提供的助力电流。
EPS的控制器一般包括由4个开关管构成的功率驱动模块(驱动H桥)、电机电流控制模块、信号采集模块和电源模块。对于控制器PCB而言，电机电流控制模块、信号采集模块和电源模块的温度上升远低于4个开关管的温度上升。对于开关管而言，PCB板的焊接工艺、焊接气泡、开关管的材料、铝基板的散热性能等都会影响其耐热性能。因此，如果开关管长期工作在大电流下，开关管很容易烧坏，从而造成控制器工作异常。
EPS的助力电机内部包含转子、定子、刷架、碳刷、刷辫等，其中碳刷的电流密度大，且电刷和换向器之间高速旋转的摩擦也会产生热量的快速累积，故碳刷内部是电机所有零部件在运行时发热最严重的部位(某些工况下会达到300℃以上)。对于电机的碳刷而言，刷辫粗细的一致性、刷辫与碳刷焊接电阻的一致性、碳刷夹与导电片卯压状态的一致性、碳刷与换向器接触面积大小的一致性等都会导致碳刷发热情况不同，而碳刷是由铜粉、碳粉和聚合酯构成，其耐温程度比较高，但是与其接触的刷架的耐温等级比较低(常用的刷架材料是PPS(Polyphenylene Sulfide，聚苯硫醚)，熔点为270℃)，因此，若碳刷的温度控制不当，会造成电机刷架融化，从而导致电机异响、甚至不能正常工作。
电动助力转向系统是根据输入的扭矩信号来判断是否提供助力(转弯的时候提供助力，不转弯的时候不提供助力)，EPS控制器和助力电机都是按照短时工作制方式设计的。如果EPS在某种特殊环境、特殊工况下长时间极限工作，其控制器就会长时间提供大电流，造成控制器和助力电机温度急剧上升，从而容易造成助力电机的碳刷和控制器中驱动H桥的开关管工作异常，降低控制器和助力电机的工作寿命，进而降低EPS的可靠性。
相关技术中，为解决控制器中开关管烧坏、助力电机的刷架融化的问题，通常在EPS设计的时候会加入热保护控制方法，以保护EPS控制器和助力电机。主要有以下两种方式：
一、软件模糊计算法，该方法是通过助力电机的工作电流I、助力电机的等效电阻R对时间的积分计算得到热量，即该方法只计算了因为电流原因导致的发热，没有考虑机械摩擦产生的热量，而且助力电机的等效电阻R是无法直接测量选取，估算等效电阻存在误差，R随着温度升高也会变化，因此热量计算不准确，不能准确判断助力电机的温度。
二、在控制器上安装一个温度传感器，判断控制器的温度上升。该方法只对控制器进行了保护，没有对助力电机进行保护，同时也忽略了助力电机本身由于生产、装配等因素导致的差异。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种汽车的电动助力转向系统，该系统可以根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度，通过控制驱动H桥控制助力电机的工作电流，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
本发明的第二个目的在于提出一种汽车。
本发明的第三个目的在于提出一种汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种汽车的电动助力转向系统，包括：机械转向组件；减速机构，所述减速机构与所述机械转向组件相连；助力电机，所述助力电机与所述减速机构相连以通过所述减速机构驱动所述机械转向组件；第一温度检测模块，所述第一温度检测模块用于检测所述助力电机的碳刷温度；控制器，所述控制器包括驱动H桥、第二温度检测模块和控制模块，所述驱动H桥与所述助力电机相连，所述第二温度检测模块用于检测所述驱动H桥的开关管温度，所述控制模块根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥控制所述助力电机的工作电流。
本发明实施例的汽车的电动助力转向系统，通过第一温度检测模块检测助力电机的碳刷温度，并通过第二温度检测模块检测驱动H桥的开关管温度，以及通过控制模块根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
另外，根据本发明上述实施例的汽车的电动助力转向系统还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述第一温度检测模块包括第一至第四温度传感器，所述第一至第四温度传感器分别对应检测所述助力电机的第一至第四碳刷的温度。
根据本发明的一个实施例，所述第二温度检测模块包括第一至第四热敏电阻，所述第一至第四热敏电阻对应检测所述驱动H桥中第一至第四开关管的温度。
根据本发明的一个实施例，所述控制模块根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度控制所述驱动H桥时，获取所述第一至第四碳刷的温度中的最大碳刷温度，并获取所述第一至第四开关管的温度中的最大开关管温度，其中，当所述最大碳刷温度小于第一预设温度且所述最大开关管温度小于第二预设温度时，所述控制模块根据接收到的点火信号、发动机转速信号、所述汽车的当前车速信号和扭矩信号计算得到目标电流，并根据所述目标电流对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于所述目标电流。
根据本发明的一个实施例，当所述最大碳刷温度大于所述第一预设温度或者所述最大开关管温度大于所述第二预设温度时，所述控制模块还用于计算所述最大碳刷温度与所述第一预设温度之间的第一温差，并计算所述最大开关管温度与所述第二预设温度之间的第二温差，其中，如果所述第一温差大于第一温度阈值并保持预设时间、或者所述第二温差大于所述第一温度阈值并保持所述预设时间时，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于预设的安全保护电流；如果所述第一温差小于等于所述第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第一温度阈值且大于所述第二温度阈值并保持所述预设时间，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第一预设倍数的目标电流，其中，所述第一预设倍数小于1；如果所述第一温差小于等于所述第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第二温度阈值且大于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第二预设倍数的目标电流，其中，所述第二预设倍数大于所述第一预设倍数且小于1；如果所述第一温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第三预设倍数的目标电流，其中，所述第三预设倍数大于所述第二预设倍数且小于1。
为达到上述目的，本发明的第二方面实施例提出了一种汽车，其包括本发明第一方面实施例所述的汽车的电动助力转向系统。
本发明实施例的汽车，通过上述的汽车的电动助力转向系统的第一温度检测模块检测助力电机的碳刷温度，并通过第二温度检测模块检测驱动H桥的开关管温度，以及通过控制模块根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
为达到上述目的，本发明的第三方面实施例提出了一种汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，包括以下步骤：检测所述电动助力转向系统中助力电机的碳刷温度；检测所述电动助力转向系统中驱动所述助力电机的驱动H桥的开关管温度；根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥控制所述助力电机的工作电流。
根据本发明实施例的汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，首先，检测电动助力转向系统中助力电机的碳刷温度，然后，检测电动助力转向系统中驱动助力电机的驱动H桥的开关管温度，最后，根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度通过控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流。该方法在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
另外，根据本发明上述实施例的汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，通过第一至第四温度传感器分别对应检测所述助力电机的第一至第四碳刷的温度，并通过第一至第四热敏电阻对应检测所述驱动H桥中第一至第四开关管的温度。
根据本发明的一个实施例，根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥以控制所述助力电机的工作电流，包括：获取所述第一至第四碳刷的温度中的最大碳刷温度，并获取所述第一至第四开关管的温度中的最大开关管温度；当所述最大碳刷温度小于第一预设温度且所述最大开关管温度小于第二预设温度时，根据接收到的点火信号、发动机转速信号、所述汽车的当前车速信号和扭矩信号计算得到目标电流，并根据所述目标电流对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于所述目标电流。
根据本发明的一个实施例，根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥以控制所述助力电机的工作电流，还包括：当所述最大碳刷温度大于所述第一预设温度或者所述最大开关管温度大于所述第二预设温度时，计算所述最大碳刷温度与所述第一预设温度之间的第一温差，并计算所述最大开关管温度与所述第二预设温度之间的第二温差；如果所述第一温差大于第一温度阈值并保持预设时间、或者所述第二温差大于所述第一温度阈值并保持所述预设时间时，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于预设的安全保护电流；如果所述第一温差小于等于所述第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第一温度阈值且大于所述第二温度阈值并保持所述预设时间，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第一预设倍数的目标电流，其中，所述第一预设倍数小于1；如果所述第一温差小于等于所述第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第二温度阈值且大于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第二预设倍数的目标电流，其中，所述第二预设倍数大于所述第一预设倍数且小于1；如果所述第一温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第三预设倍数的目标电流，其中，所述第三预设倍数大于所述第二预设倍数且小于1。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中，
图1是根据本发明一个实施例的汽车的电动助力转向系统的方框示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的电动助力转向系统的助力电机的工作电流的判断方法的流程图；以及
图3是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的热保护控制方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图来描述根据本发明实施例提出的汽车的电动助力转向系统、汽车和汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法。
图1是根据本发明一个实施例的汽车的电动助力转向系统的方框示意图。如图1所示，该汽车的电动助力转向系统包括：机械转向组件10、减速机构20、助力电机30、第一温度检测模块40和控制器50。
其中，减速机构20与机械转向组件10相连。助力电机30与减速机构20相连以通过减速机构20驱动机械转向组件10。第一温度检测模块40用于检测助力电机30的碳刷温度。控制器50包括驱动H桥501、第二温度检测模块502和控制模块503，驱动H桥501与助力电机30相连，第二温度检测模块502用于检测驱动H桥501的开关管温度，控制模块503根据助力电机30的碳刷温度和驱动H桥501的开关管温度通过控制驱动H桥501控制助力电机30的工作电流I。
进一步地，根据本发明的一个实施例，如图1所示，第一温度检测模块40包括第一至第四温度传感器A-D，第一至第四温度传感器A-D分别对应检测助力电机30的第一至第四碳刷的温度。
根据本发明的一个实施例，如图1所示，第二温度检测模块502包括第一至第四热敏电阻a-d，第一至第四热敏电阻a-d对应检测驱动H桥501中第一至第四开关管的温度。其中，第一至第四热敏电阻a-d可以是测温热敏电阻，可以直接测量热敏电阻的电阻值，通过热敏电阻的电阻值与温度的关系表得到第一至第四热敏电阻a-d的当前温度，从而可以检测驱动H桥501中第一至第四开关管的温度。
具体地，如图1所示，控制器50可以通过通信线与CAN总线连接，以获取汽车的点火信号Ⅰ、发动机转速信号Ⅱ、汽车的当前车速信号Ⅲ和扭矩信号Ⅳ。控制器50可以通过动力电缆与助力电机30相连。第一至第四温度传感器A-D可以通过针式传感器线分别与助力电机30和控制器50相连。第一至第四热敏电阻a-d、控制模块503和驱动H桥501通过焊接工艺焊接至控制器50的PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)板上，控制模块503可以通过动力线与驱动H桥501相连。助力电机30、减速机构20、机械转向组件10之间可以通过机械方式连接。
在汽车上电后，第一至第四温度传感器A-D每10ms进行一次助力电机30的碳刷温度TA、TB、TC、TD的检测，同时，第一至第四热敏电阻a-d每10ms进行一次第一至第四热敏电阻a-d的阻值的检测。控制模块503将检测到的第一至第四热敏电阻a-d的阻值转换成温度，从而得到驱动H桥501中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td。然后，控制模块503根据助力电机30的碳刷温度TA、TB、TC、TD和驱动H桥501中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td控制驱动H桥501输出至助力电机30的工作电流I，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，消除了因为生产、装配等原因导致的耐热程度不同的问题，且可以使得驱动H桥501和助力电机30均能按照合理的工作电流工作，从而避免因长时间工作在大电流下而导致控制器50中的开关管烧坏和助力电机30的刷架融化，提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
根据本发明的一个实施例，控制模块503根据助力电机30的碳刷温度和驱动H桥501的开关管温度控制驱动H桥501时，获取第一至第四碳刷的温度TA、TB、TC、TD中的最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)，并获取第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td中的最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)，其中，当最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)小于第一预设温度Tj且最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)小于第二预设温度Ti时，控制模块503根据接收到的点火信号Ⅰ、发动机转速信号Ⅱ、汽车的当前车速信号Ⅲ和扭矩信号Ⅳ计算得到目标电流Iobj，并根据目标电流Iobj对驱动H桥501进行控制，以使助力电机30的工作电流I等于目标电流Iobj。
其中，第一预设温度Tj为可以使刷架融化的温度，第二预设温度Ti为可以使开关管损坏的温度。Ti和Tj可以通过试验得到，例如，随机抽取100个样品，测量可以使每个样品损坏的温度，取最小值。
具体地，在汽车上电后，第一至第四温度传感器A-D每10ms进行一次检测助力电机30的碳刷温度TA、TB、TC、TD的检测，同时，第一至第四热敏电阻a-d每10ms进行一次第一至第四热敏电阻a-d的阻值的检测。控制模块503将检测到的第一至第四热敏电阻a-d的阻值转换成温度，从而得到驱动H桥501中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td。控制模块503获取第一至第四碳刷的温度TA、TB、TC、TD中的最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)，并获取第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td中的最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)，如果max(TA、TB、TC、TD)＜Tj且max(Ta、Tb、Tc、Td)＜Ti，说明电动助力系统处于正常工作状态，控制器50将获取的点火信号Ⅰ、发动机转速信号Ⅱ、汽车的当前车速信号Ⅲ和扭矩信号Ⅳ发送给控制模块503，控制模块503根据接收到的点火信号Ⅰ、发动机转速信号Ⅱ、汽车的当前车速信号Ⅲ、扭矩信号Ⅳ和EPS助力特性曲线(整车设计出来以后标定得到)，计算得到目标电流Iobj，并根据目标电流Iobj对驱动H桥501进行控制，从而使助力电机30的工作电流I等于目标电流Iobj。
根据本发明的一个实施例，当最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)大于第一预设温度Tj或者最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)大于第二预设温度Ti时，控制模块503还用于计算最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)与第一预设温度Tj之间的第一温差，并计算最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)与第二预设温度Ti之间的第二温差。其中，如果第一温差大于第一温度阈值并保持预设时间、或者第二温差大于第一温度阈值并保持预设时间时，控制模块503对驱动H桥501进行控制，以使助力电机30的工作电流I等于预设的安全保护电流Iok。其中，第一温度阈值可以为15℃，预设时间可以为3s，安全保护电流Iok为助力电机30和控制器50处于热平衡时的电流。
如果第一温差小于等于第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持预设时间、或者第二温差小于等于第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持预设时间，控制模块503对驱动H桥501进行控制，以使助力电机30的工作电流I等于第一预设倍数的目标电流Iobj，其中，第一预设倍数小于1，第一预设倍数可以为0.7，第二温度阈值可以为10℃。
如果第一温差小于等于第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持预设时间、或者第二温差小于等于第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持预设时间，控制模块503对驱动H桥501进行控制，以使助力电机30的工作电流I等于第二预设倍数的目标电流Iobj，其中，第二预设倍数大于第一预设倍数且小于1，第二预设倍数可以为0.8，第三温度阈值可以为5℃。
如果第一温差小于等于第三温度阈值并保持预设时间、或者第二温差小于等于第三温度阈值并保持预设时间，控制模块503对驱动H桥501进行控制，以使助力电机30的工作电流I等于第三预设倍数的目标电流Iobj，其中，第三预设倍数大于第二预设倍数且小于1，第三预设倍数可以为0.9。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明，图2是根据本发明的一个实施例的电动助力转向系统的助力电机的工作电流的判断方法的流程图。具体步骤参照图2，此处不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例的汽车的电动助力转向系统，通过第一温度检测模块检测助力电机的碳刷温度，并通过第二温度检测模块检测驱动H桥的开关管温度，以及通过控制模块根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
本发明实施例还提出一种汽车，其包括上述的汽车的电动助力转向系统。
本发明实施例的汽车，通过上述的汽车的电动助力转向系统的第一温度检测模块检测助力电机的碳刷温度，并通过第二温度检测模块检测驱动H桥的开关管温度，以及通过控制模块根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
图3是根据本发明一个实施例的电动助力转向系统的热保护控制方法的流程图。如图3所示，该热保护控制方法包括以下步骤：
S1，检测电动助力转向系统中助力电机的碳刷温度。
S2，检测电动助力转向系统中驱动助力电机的驱动H桥的开关管温度。
根据本发明的一个实施例，通过第一至第四温度传感器分别对应检测助力电机的第一至第四碳刷的温度TA、TB、TC、TD，并通过第一至第四热敏电阻对应检测驱动H桥中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td。
具体地，可以通过在助力电机的碳刷内设置四个温度传感器以分别对应检测助力电机的第一至第四碳刷温度TA、TB、TC、TD。第一至第四热敏电阻可以是测温热敏电阻，可以直接测量热敏电阻的电阻值，通过热敏电阻的电阻值与温度的关系表得到第一至第四热敏电阻的当前温度，从而可以检测驱动H桥中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td。
S3，根据助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制驱动H桥控制助力电机的工作电流。
具体地，在汽车上电后，第一至第四温度传感器每10ms进行一次助力电机的碳刷温度TA、TB、TC、TD的检测，同时，第一至第四热敏电阻每10ms进行一次第一至第四热敏电阻的阻值的检测。然后，将检测到的第一至第四热敏电阻的阻值转换成温度，从而得到驱动H桥中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td。然后，根据助力电机的碳刷温度TA、TB、TC、TD和驱动H桥中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td控制驱动H桥控输出至助力电机的工作电流I，在保证汽车的电动助力转向功能的同时，消除了因为生产、装配等原因导致的耐热程度不同的问题，且可以使得驱动H桥和助力电机均能按照合理的工作电流工作，从而避免因长时间工作在大电流下而导致控制器中的开关管烧坏和助力电机的刷架融化，提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
根据本发明的一个实施例，根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度通过控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流I，包括：获取第一至第四碳刷的温度TA、TB、TC、TD中的最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)，并获取第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td中的最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)，当最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)小于第一预设温度Tj且最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)小于第二预设温度Ti时，根据接收到的点火信号Ⅰ、发动机转速信号Ⅱ、汽车的当前车速信号Ⅲ和扭矩信号Ⅳ计算得到目标电流Iobj，并根据目标电流Iobj对驱动H桥进行控制，以使助力电机的工作电流I等于目标电流Iobj。
其中，第一预设温度Tj为可以使刷架融化的温度，第二预设温度Ti为可以使开关管损坏的温度。Ti和Tj可以通过试验得到，例如，随机抽取100个样品，测量可以使每个样品损坏的温度，取最小值。
具体地，在汽车上电后，第一至第四温度传感器每10ms进行一次助力电机的碳刷温度TA、TB、TC、TD的检测，同时，第一至第四热敏电阻a每10ms进行一次第一至第四热敏电阻a的阻值的检测。然后，将检测到的第一至第四热敏电阻的阻值转换成温度，从而得到驱动H桥中第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td。然后，获取第一至第四碳刷的温度TA、TB、TC、TD中的最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)，并获取第一至第四开关管的温度Ta、Tb、Tc、Td中的最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)，如果max(TA、TB、TC、TD)＜Tj且max(Ta、Tb、Tc、Td)＜Ti，说明电动助力系统处于正常工作状态，根据接收到的点火信号Ⅰ、发动机转速信号Ⅱ、汽车的当前车速信号Ⅲ、扭矩信号Ⅳ和EPS助力特性曲线(整车设计出来以后标定得到)，计算得到目标电流Iobj，并根据目标电流Iobj对驱动H桥进行控制，从而使助力电机的工作电流I等于目标电流Iobj。
根据本发明的一个实施例，根据助力电机的碳刷温度TA、TB、TC、TD和驱动H桥的开关管温度Ta、Tb、Tc、Td通过控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流I，还包括：当最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)大于第一预设温度或者最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)大于第二预设温度时，计算最大碳刷温度max(TA、TB、TC、TD)与第一预设温度之间的第一温差，并计算最大开关管温度max(Ta、Tb、Tc、Td)与第二预设温度之间的第二温差。
如果第一温差大于第一温度阈值并保持预设时间、或者第二温差大于第一温度阈值并保持预设时间时，对驱动H桥进行控制，以使助力电机的工作电流I等于预设的安全保护电流Iok；其中，第一温度阈值可以为15℃，预设时间可以为3s，安全保护电流Iok为电动助力转向系统的助力电机和控制器处于热平衡时的电流。
如果第一温差小于等于第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持预设时间、或者第二温差小于等于第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持预设时间，对驱动H桥进行控制，以使助力电机的工作电流I等于第一预设倍数的目标电流Iobj，其中，第一预设倍数小于1，第一预设倍数可以为0.7，第二温度阈值可以为10℃。
如果第一温差小于等于第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持预设时间、或者第二温差小于等于第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持预设时间，对驱动H桥进行控制，以使助力电机的工作电流I等于第二预设倍数的目标电流Iobj，其中，第二预设倍数大于第一预设倍数且小于1，第二预设倍数可以为0.8，第三温度阈值可以为5℃。
如果第一温差小于等于第三温度阈值并保持预设时间、或者第二温差小于等于第三温度阈值并保持预设时间，对驱动H桥进行控制，以使助力电机的工作电流I等于第三预设倍数的目标电流Iobj，其中，第三预设倍数大于第二预设倍数且小于1，第三预设倍数可以为0.9。
为使本领域技术人员更清楚地理解本发明，图2是根据本发明的一个实施例的电动助力转向系统的助力电机的工作电流的判断方法的流程图。具体步骤参照图2，此处不再赘述。
综上所述，根据本发明实施例的汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，首先，检测电动助力转向系统中助力电机的碳刷温度，然后，检测电动助力转向系统中驱动助力电机的驱动H桥的开关管温度，最后，根据助力电机的碳刷温度和驱动H桥的开关管温度通过控制驱动H桥以控制助力电机的工作电流。该方法在保证汽车的电动助力转向功能的同时，还可以避免助力电机的碳刷和驱动H桥的开关管由于长时间工作在大电流下而工作异常，从而提高了电动助力转向系统的使用寿命，进而保证了电动助力转向系统的可靠性和稳定性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种汽车的电动助力转向系统，其特征在于，包括：
机械转向组件；
减速机构，所述减速机构与所述机械转向组件相连；
助力电机，所述助力电机与所述减速机构相连以通过所述减速机构驱动所述机械转向组件；
第一温度检测模块，所述第一温度检测模块用于检测所述助力电机的碳刷温度；
控制器，所述控制器包括驱动H桥、第二温度检测模块和控制模块，所述驱动H桥与所述助力电机相连，所述第二温度检测模块用于检测所述驱动H桥的开关管温度，所述控制模块根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥控制所述助力电机的工作电流。
2.如权利要求1所述的汽车的电动助力转向系统，其特征在于，所述第一温度检测模块包括第一至第四温度传感器，所述第一至第四温度传感器分别对应检测所述助力电机的第一至第四碳刷的温度。
3.如权利要求1所述的汽车的电动助力转向系统，其特征在于，所述第二温度检测模块包括第一至第四热敏电阻，所述第一至第四热敏电阻对应检测所述驱动H桥中第一至第四开关管的温度。
4.如权利要求3所述的汽车的电动助力转向系统，其特征在于，所述控制模块根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度控制所述驱动H桥时，获取所述第一至第四碳刷的温度中的最大碳刷温度，并获取所述第一至第四开关管的温度中的最大开关管温度，其中，
当所述最大碳刷温度小于第一预设温度且所述最大开关管温度小于第二预设温度时，所述控制模块根据接收到的点火信号、发动机转速信号、所述汽车的当前车速信号和扭矩信号计算得到目标电流，并根据所述目标电流对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于所述目标电流。
5.如权利要求4所述的汽车的电动助力转向系统，其特征在于，当所述最大碳刷温度大于所述第一预设温度或者所述最大开关管温度大于所述第二预设温度时，所述控制模块还用于计算所述最大碳刷温度与所述第一预设温度之间的第一温差，并计算所述最大开关管温度与所述第二预设温度之间的第二温差，其中，
如果所述第一温差大于第一温度阈值并保持预设时间或者所述第二温差大于所述第一温度阈值并保持所述预设时间时，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于预设的安全保护电流；
如果所述第一温差小于等于所述第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第一温度阈值且大于所述第二温度阈值并保持所述预设时间，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第一预设倍数的目标电流，其中，所述第一预设倍数小于1；
如果所述第一温差小于等于所述第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第二温度阈值且大于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第二预设倍数的目标电流，其中，所述第二预设倍数大于所述第一预设倍数且小于1；
如果所述第一温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，所述控制模块对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第三预设倍数的目标电流，其中，所述第三预设倍数大于所述第二预设倍数且小于1。
6.一种汽车，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的汽车的电动助力转向系统。
7.一种汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测所述电动助力转向系统中助力电机的碳刷温度；
检测所述电动助力转向系统中驱动所述助力电机的驱动H桥的开关管温度；
根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥以控制所述助力电机的工作电流。
8.如权利要求7所述的汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，其特征在于，通过第一至第四温度传感器分别对应检测所述助力电机的第一至第四碳刷的温度，并通过第一至第四热敏电阻对应检测所述驱动H桥中第一至第四开关管的温度。
9.如权利要求7所述的汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，其特征在于，根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥控制所述助力电机的工作电流，包括：
获取所述第一至第四碳刷的温度中的最大碳刷温度，并获取所述第一至第四开关管的温度中的最大开关管温度；
当所述最大碳刷温度小于第一预设温度且所述最大开关管温度小于第二预设温度时，根据接收到的点火信号、发动机转速信号、所述汽车的当前车速信号和扭矩信号计算得到目标电流，并根据所述目标电流对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于所述目标电流。
10.如权利要求9所述的汽车的电动助力转向系统的热保护控制方法，其特征在于，根据所述助力电机的碳刷温度和所述驱动H桥的开关管温度通过控制所述驱动H桥以控制所述助力电机的工作电流，还包括：
当所述最大碳刷温度大于所述第一预设温度或者所述最大开关管温度大于所述第二预设温度时，计算所述最大碳刷温度与所述第一预设温度之间的第一温差，并计算所述最大开关管温度与所述第二预设温度之间的第二温差；
如果所述第一温差大于第一温度阈值并保持预设时间、或者所述第二温差大于所述第一温度阈值并保持所述预设时间时，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于预设的安全保护电流；
如果所述第一温差小于等于所述第一温度阈值且大于第二温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第一温度阈值且大于所述第二温度阈值并保持所述预设时间，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第一预设倍数的目标电流，其中，所述第一预设倍数小于1；
如果所述第一温差小于等于所述第二温度阈值且大于第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第二温度阈值且大于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第二预设倍数的目标电流，其中，所述第二预设倍数大于所述第一预设倍数且小于1；
如果所述第一温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间、或者所述第二温差小于等于所述第三温度阈值并保持所述预设时间，对所述驱动H桥进行控制，以使所述助力电机的工作电流等于第三预设倍数的目标电流，其中，所述第三预设倍数大于所述第二预设倍数且小于1。
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